Приладів в електронних ключах

Специфіка роботи силових напівпровідникових

Режим роботи силових напівпровідникових приладів (СНП) в ЕК БНА суттєво відрізняється від режимів, характерних для інших областей їх застосування (перетворювальна техніка, силова електроніка). Передусім це стосується характера струмового навантаження.

Специфіка роботи СНП в БНА особливо рельєфно проявляється в гібридних НА змінного струму. Проаналізуємо роботу гібридного напівпровідникового контактора (ГНК) в повторно-короткочасному режимі, який є для нього основним.

На рис. 2.16 наведено типова форма струму через тиристор при вимкненні ГК однофазного кола.

Рис. 2.16 Типові криві основних процесів при імпульсному навантаженні на тиристорі

Аналітично цей струм можна подати таким чином:

(2.12)

де ; – амплітудне значення струму.

Імпульси стуму через будуть слідувати з частотою вимкнення контактора.

Середня потужність, яка виділяється в тиристорі за півперіод, становить:

(2.13)

де – кут вимкнення тиристора, який з рівною ймовірністю може змінюватись в межах від 0 до .

При цьому ВАХ тиристора в прямому напрямку апроксимується виразом:

(2.14)

де – порогова напруга; – диференційний опір тиристора.

Підставивши вираз (2.14) у формулу (2.13), отримаємо:

(2.15)

Враховуючи статистичний характер зміни (густина розподілу дорівнює ), знайдемо середньостатистичне значення потужності за півперіод:

(2.16)

Середня потужність, яка виділяється в тиристорі при роботі ГНК в повторно – короткочасному режимі:

(2.17)

де щілинність; – частота ввімкнення тиристора за 1 сек.

Для кількісної оцінки характера струмового навантаження розглянемо контактор на , який працює з частотою 2000 ввімкнень за годину та комутує струм 600А. Для бездугової комутації застосовуються тиристори типу Т – 160 з та . В цих умовах (при ) Вт, , Вт, тобто середня температура тиристора буде практично рівною температурі навколишнього середовища. Тому в ГНК немає потреби застосовувати спеціальні міри для охолодження тиристора.

Таким чином, струмове навантаження на тиристор має такі особливості:

– тривалість імпульсу струму під час роботи неперервно змінюється у межах від 0 до 2 , підкорюючись імовірнісним законам;

– щілинність імпульсів велика;

– середня потужність незначна при дуже великій імпульсній потужності.

Специфічні особливості струмового навантаження визначають особливий характер зміни температури напівпровідникової структури тиристора (рис. 2.16), а саме:

1) оскільки струмове навантаження носить циклічний характер, то і температура також періодично змінюється від до ;

2) через малу сталу часу нагріву напівпровідникової структури (декілька мс), її температура намагається з деяким запізненням повторити форму імпульсу струму;

3) оскільки період слідування імпульсів струму через тиристор в сотні разів перевищує їх тривалість, то , тобто за час паузи між імпульсами струму тиристор практично встигає повністю охолонути.

Характерним для тиристорів, що застосовуються в ГНК, є режим їх ввімкнення. В той час як в пристроях перетворювальної техніки ввімкнення тиристора відбувається при номінальній напрузі мережі, в ГНК тиристор вмикається при напрузі, яка обмежена дуговим розрядом на розмикаючих контактах, і тому в десятки разів меншої (спад напруги на коротких дугах складає 10…20 В). Відомо, що стійкість тиристора при ввімкненні до швидкості зростання струму у його колі прямопропорційно залежить від напруги на тиристорі при його ввімкненні. В зв’язку з цим стійкість тиристора в ГНК до буде значно вища ніж в іншій апаратурі.

За своїм призначенням НА мають надійно відмикати аварійні струми, в тому числі струми короткого замикання. На відміну від тиристорів перетворювальної техніки, де тиристори повинні тільки витримати протікання аварійного струму, в ЕК напівпровідникових апаратів ці прилади мають ще й забезпечити вимкнення кола після проходження через них граничних перевантажувальних струмів при достатньо високих перенапругах, які супроводжують цей процес.

Поиск по сайту: